2022 Fiscal Year Annual Research Report
粉体表面におけるナノ構造のその場合成とLiLaZrO系固体電解質の低温緻密化
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20K15365
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
渕上 輝顕 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20756704)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 低温焼結 / 固体電解質 / ナノ粒子 / リチウムイオン電池 / 全固体電池 / セラミックス / 焼結 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではセラミックス粉体へのナノ構造導入法の確立と、ナノサイズ効果を利用した低温緻密化挙動の調査および酸化物系固体電解質の緻密体創製を目指した。最終年度では合成したLi6.4La3Zr1.4Ta0.6O12固体電解質のナノ粒子について、その焼結挙動の調査を行った。ディラトメーターを用いた収縮率の測定から、粒径60nmのLi6.4La3Zr1.4Ta0.6O12固体電解質ナノ粒子の初期焼結温度が700℃‐900℃程度であることを明らかにした。また、破断面観察から、ナノ粒子が比較的低温ではネック形成に、高温（1000℃‐1150℃）では液相の形成に寄与していることが分かった。
研究期間全体では、1－5μmの粉体に対してナノ粒子の割合を20‐80%で変化させることで、ナノ粒子割合の最適化を図った。結果として、インピーダンス測定から算出した粒界抵抗が、混合比100：0で作製した試料（520Ω・cm）と比べて、混合比80：20のときに180Ω・cmと低い値を示し、ナノ粒子単相で作製するよりも、ナノ粒子の添加により粒界の割合が減少することを明らかにした。最終的に、イオン伝導率は、マイクロサイズの粉体単相（混合比0：100）を1160℃で焼成した試料に対して、ナノ粒子を添加した試料を1000℃で焼成した試料が同等の3.3×10－4 S/cmを示し、Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12ナノ粒子による低温焼結の有効性を示した。
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